Типы и характеристики оперативной памяти (RAM)

Comphome | оперативная память

Будем рассматривать память стандарта DIMM, про SIMM забудем, она уже совсем старая.

SIMM (англ. Single In-line Memory Moduleодносторонний модуль памяти) — модули памяти с однорядным расположением контактов, широко применявшиеся в компьютерных системах в 1990-е годы.

DIMM (англ. Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти) — форм-фактор модулей памяти DRAM. Данный форм-фактор пришёл на смену форм-фактору SIMM. Основным отличием DIMM от предшественника является то, что контакты, расположенные на разных сторонах модуля, являются независимыми, в отличие от SIMM, где симметричные контакты, расположенные на разных сторонах модуля, замкнуты между собой и передают одни и те же сигналы. Впервые в форм-факторе DIMM появились модули с памятью типа FPM, а затем и EDO. Ими комплектовались серверы и брендовые компьютеры. Модуль SO-DIMM предназначен для использования в ноутбуках или в качестве расширения памяти на плате, поэтому отличается уменьшенным габаритом.

Оперативная память

В дальнейшем в модули DIMM стали упаковывать память типа DDR (она же DDR1), DDR2, DDR3 и DDR4, отличающуюся повышенным быстродействием.

DDR SDRAM (англ. double-data-rate synchronous dynamic random access memory) — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных).

SPD — небольшой чип (Serial Presence Detect), в котором производителем записывается информация о рабочих частотах и соответствующих задержках чипов памяти (в соответствии со стандартом JEDEC — читаем ниже), необходимые для обеспечения нормальной работы модуля. Информация из SPD считывается BIOS еще до загрузки операционной системы и позволяет автоматически установить режим работы памяти.

Вот этот чип:
Оперативная память

Смотрим в описании материнской платы свой тип памяти (и максимальный поддерживаемый размер), покупаем, устанавливаем. Так? Не совсем, здесь тоже есть подводные камни.

Как подобрать оперативную память к материнской плате?

Это искусство 🙂

Эпат 1.
Идем на сайт производителя материнской платы — скачиваем описание pdf к плате, внимательно читаем раздел про поддерживаемую оперативную память. Сразу вводная — он неполный. т.к. уже после выпуска платы и инструкции появилась новая оперативная память.

Этап 2.
Там же на сайте производителя материнской платы ищем раздел «Поддержка» — > «Поддерживаемая оперативная память» -> скачиваем файл pdf с расширенным списком, внимательно читаем.

Этап 3.
Если есть на руках (или хочется купить) планку памяти, которой нет в 1-м и в 2-м этапе -> идем на этап 3. Заходим на сайт производителя оперативной памяти и смотрим, с какими материнскими платами тестировалась данная память.

Вот тут смотреть, ищем свою материнскую плату, получаем список совместимых планок:
www.kingston.com
www.patriotmemory.com

Комментарий: если материнская плата более новая, чем память — наиболее полные данные будут у производителя платы, если плата старая и потом еще выпускалась более новая память — наиболее полные данные будут у производителя памяти.

Этап 4.
Для DDR3 / DDR4 выбранная память должна еще поддерживаться процессором, т.к. контроллер памяти теперь там. Грубо говоря, Вы купили DDR3 1600 Мгц, материнская плата ее поддерживает, а процессоре заявлена поддержка только 1333 Мгу = память заработает на частоте 1333 Мгц.

Этап 5.
Тестирование на реальном железе.
НЕ ЗАБЫВАЕМ: планки памяти меняем на выключенном ПК, от слова «совсем». Т.е. должен быть выключен и блок питания, что бы на материнской плате не было дежурного питания.
Вставляем 1-ну планку в 1-й слот DIMM и пробуем стартовать. Именно, так — по очереди. Не надо сразу пытаться вставить все четыре планки. Возможно, придется какие-то планки менять местами — иногда на одном месте планка работает. на другом — не работает. Мистика. С другой стороны — 288 контактов на планку (для DDR4), на 4 слота это в сумме 1152 контакта. А контакт он такой — где-то он есть. где-то его нет.
Если все работает (на первый взгляд) — тестируем.
Для проверки корректности работы установленной оперативной памяти используем memtest.
Если ошибок нет — поздравляем, Вы удачно установили планки памяти на материнскую плату.

Все нужно проверять.

1. ВАЖНО: оперативная память для AMD и остальных платформ не совпадает, несмотря на одинаковые названия и размеры!

В чем же различие? Интегрированный контроллер памяти процессоров AMD поддерживает адресацию с использованием 11-разрядных столбцов и размером страницы 16 Кбит. Стандартные контроллеры памяти, встречающиеся в составе других платформ, используют 10-разрядные столбцы и размер страницы 8 Кбит. При такой организации доступа к памяти каждая страница размером 16 Кбит может содержать 2048 точек входа. Это позволяет контроллеру памяти процессоров в исполнении Socket AM2/AM2 /AM3 оставаться на одной странице в два раза дольше по сравнению со «стандартным» контроллером памяти.

2. Китайская контрафактная память (т.е. непонятный производитель и этикетка от официального производителя)

Как пример — во многих местах продается память DDR2 800 Mhz KVR800D2N6/4G

Смотрим официальную спецификацию на сайте производителя
http://www.kingston.com/dataSheets/KVR800D2N6_4G.pdf

Видим

Оперативная память

Теперь смотрим на то, что продается

Оперативная память

Видите разницу? Нет? А она есть.
На нижней планке от компании Kingston только наклейка (и может еще записи в SPD). Это творчество китайских товарищей — на одной стороне 16 чипов, всего соответственно 32 чипа. Компания Kingston такого никогда не производила — у оригинальной продукции 8 чипов на одну сторону (всего 16-ть). Это видно и на схеме выше и в тексте упомянуто (sixteen). Это даже не клон — это совершенно другая память с наклейкой Kingston. Конечно, она будет не на всех платформах работать (в частности — на Intel не работает).

3. Китайский производитель NONAME

Это вариант, когда:
— в SPD указана чепуха
— наклеек нет никаких (или в лучшем случае месяц/год производства)
— месяц производства на наклейке не совпадает с данными в SPD
— в рамках одной планки распаяны чипы РАЗНЫХ производителей

Беда. Но оказалось не совсем. Имеем 4 планки DDR2 800Mhz со всеми вышеперечисленными пунктами. И тут случается чудо — планки прекрасно работают, Memtest никаких ошибок не дает. И даже разгон поддерживается, через BIOS выставлена частота 950 Мгц — и по прежнему планки нормально работают, без каких либо ошибок.

Виды памяти

Тип памятиЧисло контактовНапряжение питания, ВЧастоты работы памяти, Мгц
DDR1184 pin2,5 В (старые мат.платы)200 266 333 400
DDR1184 pin2,6 В
DDR2240 pin1,8 В400 533 667 800 1066
DDR3240 pin (не совместимы с DDR2)1,5 В800 1066 1333 1600 1866 2133 2400
на одинаковых частотах с DDR2 память DDR3 медленнее
DDR3L240 pin (не совместимы с DDR2)1,35 В (low voltage)
DDR4288 pin1,2 В1600 1866 2133 2400 3200 3400

Да, есть два разных типа памяти DDR1 с одинаковыми разъемами и внешнем видом, НО на разные напряжения питания. Всего-то разница в 0,1В — но ошибаться нельзя, память стабильно работать не будет. Смотрим описание материнской платы, какое точно напряжение поддерживается. Не все старые материнские платы поддерживают оба напряжения (2,5В и 2,6В) для DDR1, но такие платы есть — в них можно устанавливать память и не задумываться про напряжение.

Начиная с DDR3, контроллер памяти «переехал» с материнской платы в процессор. Работа памяти на разных частотах определяется спецификацией процессора. Т.е. если материнская плата поддерживает DDR3 1600, планки установлены 1600, а процессор поддерживает 1066 — то память будет работать на 1066 Мгц. В стандартных условиях.

Нужен overclock🙂

Да, есть исключения для socket 775, например плата ASUS P5Q3 — для поддержки DDR3 поступили по старому, оставили контроллер на материнской плате (так процессоры socket 775 такого контроллера не имеют.)

В настоящее время память DDR4 поддерживается только на материнских платах с socket 1151 / 2022-3 при использовании процессоров Intel шестого поколения. Контроллер памяти (управление памятью) также встроено в процессор. Для socket 1151 поддерживается двухканальный режим, для socket 2022-3 поддерживается четырехканальный режим работы памяти.

Если все планки памяти по частотам разные (что не рекомендуется) — память будет работать на наименьшей частоте.

Соотношение частоты шины памяти, частоты памяти (она в два раза выше — так как DDR) и максимальной пропускной способности.

Частота шины памяти, МгцЧастота памяти, МгцСтандартНазвание модуляМбит/сек (теоретическая)
100200 DDR1PC     1600
133 266 DDR1JEDECPC     2100 
150300 DDR1PC     2400
166333 DDR1JEDECPC     2700 
200400 DDR1 JEDECPC     3200 
217433 DDR1O.C.
233466 DDR1O.C.
250500 DDR1O.C.
275550 DDR1O.C.
300600 DDR1O.C.
200400 DDR2JEDEC
266533 DDR2JEDECPC     4200 
333667 DDR2JEDECPC     5300 
400800 DDR2JEDECPC     64006400
5001000 DDR2O.C.
5331066 DDR2O.C.PC     85008533
5561111 DDR2O.C.
5711142 DDR2O.C.
6251250 DDR2O.C.
400800 DDR3
5331066 DDR3JEDEC  
6671333 DDR3JEDECPC   1066710667
8001600 DDR3JEDECPC   1280012800
9001800 DDR3JEDEC
9331866 DDR3O.C.PC   1490014933
10002000 DDR3JEDEC
10662133 DDR3O.C.PC   1700017066
12002400 DDR3O.C.PC   1920019200
8001600 DDR4JEDECPC   1280012800
9331866 DDR4JEDECPC   1490014933
10662133 DDR4JEDECPC   1700017066
12002400 DDR4O.C.PC   1920019200
16003200 DDR4O.C.PC4 2560025600
17003400 DDR4O.C.PC4 2720027200

JEDEC (англ. Solid State Technology Association, известная как Joint Electron Device Engineering Council, или Сообщество (Комитет) Инженеров, специализирующихся в области электронных устройств) — комитет инженерной стандартизации полупроводниковой продукции при Electronic Industries Alliance (EIA), промышленной ассоциации, представляющей все отрасли электронной индустрии.

Еще немного маркетинга:
в SPD указываются параметры в соответствии со стандартом JEDEC. Т.е. для DDR2 с частотой 1066 Мгц и напряжением питания 2,3В в SPD будет указано 800 Мгц и 1.8В. Именно на этих параметрах память будет и запущена по умолчанию на материнской плате. А чтобы получить 1066 Мгц — нужно выставлять тайминги и напряжение вручную (если плата позволяет) — это уже разгон 🙂
Вообще конечно, странно, указывать на упаковке параметры, которые достигаются только при разгоне.

xtreme Memory Profiles (сокр. англ. XMP, рус. экстремальные профили памяти) — расширение стандарта SPD для хранения и передачи расширенной информации о модулях памяти DDR3 SDRAM, разработанное фирмой Intel в качестве альтернативы представленного ранее аналогичного расширения Nvidia — Enhanced Performance Profiles (сокр. англ. EPP).

Технология XMP служит упрощению разгона памяти с использованием заранее заготовленных настроек (профилей SPD, расширенных относительно стандартных профилей JEDEC) с понижением задержек (англ. low latency) или повышением частоты (англ. high frequency). При считывании расширенных данных SPD из модуля памяти, может производиться автоматическая настройка на указанные в расширенном профиле параметры, избавляя конечного пользователя от ручной настройки (для опытных пользователей оставлена возможность изменять параметры принудительно). В случае нестабильности работы памяти, являющейся следствием работы в режиме, близком к предельному, XMP предоставляет возможность безопасной загрузки (англ. fail-safe default boot), при этом все параметры устанавливаются по стандарту JEDEC.

:/>  Хрипят наушники windows 10

Быстродействие памяти определяется физическим содержимом планок памяти, т.е какие микросхемы и какого стандарта там установлены. Но есть узкое место — компьютер общается с памятью через контроллер памяти (микросхема «северный мост» для DDR1/DDR2 и процессор для DDR3/DDR4). И тут возможны разные варианты.

Т.е. если Вы хотите 4-х канальную память DDR4 — то для Вас socket 2022 и 2022-3.

В  socket 1151 только двух-канальная память.

Ниже фото типичного слота для 4-х планок оперативной памяти для двухканального режима работы.
Оперативная память
Хорошо видно, что слоты 1-3 и 2-4 разного цвета.

Если всё установлено правильно, включится режим dual-channel, проверить результат можно в программе CPU-Z.
Оперативная память

Вот вариант для режима Triple — Intel i7, три планки DDR3 по 16 Гиг (итого 48 Гиг на борту) и соответствующая материнская плата.
Оперативная память

Видно тип памяти, ее параметры (латентность / тайминги),  общий объем и режим работы.

Латентность (англ. CAS Latency, CL; жарг. тайминг) — временна́я задержка сигнала при работе динамической оперативной памяти со страничной организацией. Мера таймингов — такт шины памяти. Таким образом, каждая цифра означает задержку сигнала для обработки, измеряемая в тактах шины памяти.

CAS# Latency (CL) = 5 тактов = Задержка между отправкой в память адреса столбца и началом передачи данных. Время, требуемое на чтение первого бита из памяти, когда нужная строка уже открыта.

RAS# to CAS# Delay (tRCD) = 6 тактов = Число тактов между открытием строки и доступом к столбцам в ней. Время, требуемое на чтение первого бита из памяти без активной строки — TRCD  CL.

RAS# Precharge (tRP) = 6 тактов = Число тактов между командой на предварительный заряд банка (закрытие строки) и открытием следующей строки. Время, требуемое на чтение первого бита из памяти, когда активна другая строка — TRP  TRCD  CL.

Cycle Time (tRAS) = 18 тактов = Число тактов между командой на открытие банка и командой на предварительный заряд. Время на обновление строки. Накладывается на TRCD. Обычно примерно равно сумме трёх предыдущих чисел.

Для каждой планки памяти обычно указывается в виде последовательности четырех цифр: 5-6-6-18. Естественно, для разных частот работы эти цифры будут разные, можно посмотреть через программу Everest, что именно поддерживает данная планка памяти (раздел SPD).
Оперативная память

Как раз видно, что память на частоте шины 400 Мгц (800 Мгц для самой памяти) будет работать с таймингами 5-6-6-18  и эти цифры совпадают с данными из программы CPU-Z.

И снова про беспощадный маркетинг.

У некоторых материнских плат написано в описании «Поддерживает память DDR3 с частотой 1800(O.C.)/1600(O.C.)/1333/1066 МГц» Все дело в волшебных буквах O.C., это означает OverClocked (разгон системы). Т.е. в базовом варианте контроллер памяти материнской платы устойчиво работает на максимальной частоте 1333 Мгц.
Для того, что бы получить работу памяти на частотах 1800-1600 Мгц необходимо заниматься разгоном системы — настройки BIOS, напряжение питания памяти, дополнительное охлаждение CPU / «северного моста» / памяти и т.п. И нужно приложить усилия (в том числе и подбором планок памяти), что бы получить устойчиво работающую систему.

Зато можно смело в рекламе писать, что «поддерживается частота памяти 1800 Мгц».

И еще вариант маркетинга — вот написано 4xDIMM, max. 16GB, DDR3 1800 (O.C)/1600/1333/1066 MHz — ладно, про 1800 все ясно (там буквы О.С.), будет ли работать память на 1600 Мгц? Будет — но не вся 🙁
Читаем дальше подробности DDR3 1600 MHz or above DIMMs work only on the Orange slots for one DIMM per channel. Вольный перевод — будет работать (и 1600 и 1800) только при установке планок в оранжевые слоты, т.е. только половина памяти, 8 Гб вместо 16 Гб.

Окончательный перевод на язык здравого смысла:

Наша супер материнская плата поддерживает 16 Gb памяти DDR3 на частоте 1800 Мгц, но
— для 1800 Мгц надо заниматься разгоном (параметры BIOS, охлаждение памяти и т.д.)
— на частотах 1600 Мгц и 1800 Мгц будут работать только два слота из четырех, а так как максимальный объем планки 4 Gb, то можно получить на максимальных скоростях только 8 Gb

И для старых материнских плат с DDR1 на 4Gb — аналогично.
«Due to chipset resource allocation, the system may detected less than 4 Gb of system memory when you installed four 1 Gb DDR memory modules » — в переводе на русский — «При установке 4 планок по 1GB по все 4 слота система может увидеть менее 4GB из-за особенностей чипсета». А уже совсем точно — будет определяться 3,5 Gb, при том, что система видит все 4 планки на 1GB. Чипсет такой не новый. Особенно радует стыдливое такое слово «may» — может увидеть менее…. Ага, точно увидит меньше.

Серверная память.

Сервер отличается от бытового ПК прежде всего отказоустойчивостью. Большая ценность хранимой информации и критические ошибки BSOD недопустимы.

При сбое обычной памяти получаем BSOD (приятный синий экран) и необходимость перезагрузки системы. Использование памяти ECC (англ. error-correcting code, код коррекции ошибок) позволяет продолжить работу системы, исключив сбойный участок памяти.

Память ECC-память в свою очередь бывает регистровая и не регистровая (иначе буферизированная и не буферизированная).
Регистровая память (англ. Registered Memory, RDIMM, иногда buffered memory) — вид компьютерной оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и системным контроллером памяти. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер и позволяет устанавливать больше модулей памяти в одном канале. Регистровая память является более дорогой из-за меньшего объема производства и наличия дополнительных микросхем.

Конечно. данный вид памяти должен поддерживаться материнской платой (контроллером памяти) и BIOS. Физические размеры слотов и параметры электропитания одинаковые.

Хотя большая часть модулей памяти для серверов является регистровой и использует ECC, существуют и модули с ECC но без регистров (UDIMM ECC), они так же в большинстве случаев работоспособны и в десктопных системах. Можно обратить внимание, что в спецификации бытовой материнской платы написано non ECC, а в списке поддерживаемой памяти есть модули с ECC.
Регистровых модулей без ECC не существует.

Из-за использования регистров возникает дополнительная задержка при работе с памятью. Каждое чтение и запись буферизуются в регистре на один такт, прежде чем попадут с шины памяти в чип DRAM, поэтому регистровая память считается на один такт более медленной, чем нерегистровая (UDIMM, unregistered DRAM)

Компьютер дома – друг семьи. Поговорим о нем. Компьютеры работают на бинарной системе – двоичной. Это удобно: есть напряжение, заряд в ячейке – это логическая “1”
нет напряжения, заряда в ячейке – это логический “0”   Были попытки использовать в компьютерах троичную систему есть положительное напряжение, положительный заряд в ячейке – это логическая “1”
нет напряжения, заряда в ячейке – это логический “0”
есть отрицательное  напряжение, отрицательный заряд в ячейке – это логическая “-1” Но усложнение схемотехники и ПО себя не оправдало.
Системы исчисления Binary (анг.) – Binär (нем.) – двоичная система,…

Блок питания – самый важный элемент в ПК. Плохой блок питания. когда он “умрет” – он с собой в небытиё прихватит и хорошую материнскую плату и хороший процессор и хорошую видеокарту и хороший SSD (питание подается на все элементы ПК). Поэтому обязательно надо покупать высококачественный блок питания. Хорошая статья (от 2004 г.) про разницу между блоками питания – на настоящий момент сильно ничего не изменилось.
Почитать и посмотреть.
http://www.overclockers.ru/lab/15701.shtml Посмотреть тесты блоков питания можно ниже
http://fcenter.ru/online/hardarticles/tower/14093#57 Рейтинг производителей блоков питания (достаточно условный) Высококачественные блоки…

AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт) – поставим наиболее мощную видеокарту. Но сначала основы. Скорость порта 1х – передача 1 блока данных за один такт
2х – передача 2 блоков данных за один такт
4х – передача 4 блоков данных за один такт – около 1 Гб/с
8х – передача 8 блоков данных за один такт – около 2 Гб/с
это пиковые теоретические значения, в реальных видеокартах разница между 8х и 4х не более 10%. На текущий момент в основном остались материнские платы с 4х/8х и 8х скоростями. Мощность видеокарты во многих случаях производители не указывают. Но можно легко оценить:
– видеокарта без доп.питания <40 Вт (из стандарта AGP см….

Для видеокарт в основном используется разъем PCI-E х16. Современные модели требуют ревизию 3.0 Есть еще разъем PCI-E 2.1 Что это? Физически и электрически разъем 2.1 полностью соответствует 2.0
Но добавлены программные функции из стандарта 3.0 (в отдельных случаях поднимает скорость обмена данными за счет оптимизации работы с системными ресурсами). Не забываем, что в таблице указаны максимальные теоритические скорости, т.е. не 2.0, не 2.1. не работают на максимальной скорости. Просто использование 2.1 приближает нас к пределу для стандарта 2.0 Internal Error Reporting — теперь информация о внутренних ошибках стала доступной программному коду.
Atomic Operations — поддержка…

При выборе видеокарты часто возникают вопросы и споры – сколько видеопамяти должно быть на борту? Всегда ли 4 Gb видеопамяти лучше, чем 2 Gb? Как увидеть, сколько игра реально забирает видеопамяти? Обычно, все сводится к тому, что чем больше, тем лучше. Начнем с математики. Видеокарте нужно отдать информацию тупому монитору, какие пиксели в какие цвета покрасить. Да, тут в связке ПК-видеокарта-монитор, последний – самый простой прибор с точки зрения ИИ. Монитор фактически не занимается никакими расчетами, он получает информацию от видеокарты, какие пиксели каким цветом красить – и на этом все. При разрешении 1980*1024 мы получаем порядка 2 000 000 точек (pixel) на экране. С…

Термопаста используется для обеспечения качественного отбора тепла от процессора/чипа  и передаче этого тепла на радиатор. Внутри ПК в основном:
– между центральным процессором (CPU) и кулером
– между графическим процессором (GPU) и радиатором видеокарты
– в качестве экзотики – есть еще блоки питания с тепловыми трубками и своими кулерами Теплопроводная паста — вещество с высокой теплопроводностью и пластичностью, используемое для улучшения теплового контакта между двумя соприкасающимися поверхностями. Крышка любого процессора и подошва любого радиатора имеет шероховатости. Даже если визуально поверхность выглядит хорошо отполированной и абсолютно гладкой, она всё равно…

Компьютеру пока спать. Разберемся, что это. Маркетологи намудрили с названиями и мы сейчас имеем зоопарк. Посмотрим, что реально происходит. Что происходит
Windows XP
Windows Vista и старше Все данные остаются в оперативной памяти, работа CPU минимизируется
Ждущий режим
Сон (в настройках это будет “Спящий режим”) Все данные из оперативной памяти переписываются на диск, питание с памяти снимается, питание ПК выключается, остается только дежурное питание
Спящий режим
Гибернация Все данные из оперативной памяти переписываются на диск, питание с памяти снимается, основное питание ПК не выключается
нет
Гибридный спящий режим Питание USB: …

Основные параметры кулеров. Вот классический вариант для горячего процессора – Zalman CNPS7700-Cu, почти 900 гр. чистой меди. Площадь пластин охлаждения 3 268 кв.см., коннектор 3 пин. Конечно, со временем медь потемнеет – но все равно красиво и эффективно. Сейчас конечно, уже не выпускается (socket только Intel: s478, s775 и AMD: s754, s939, s940), но б/у найти можно. Данный кулер Zalman 7700Cu для socket 478, при наличии вентилятора 2800 об. обеспечивал 130-150 Вт TDP, в современной версии установлен вентилятор на 2000 об. Площадь пластин 2500-3500 кв.см. Смотрим основные параметры: – самый главный – совместимость с процессором. Тут фактически два параметра – крепеж к сокету…

:/>  Что такое Internal Pointing Device в BIOS - TvouPC

Что у нас на выходе видеокарты? Разъемы
D-subminiature, или D-sub — семейство электрических разъёмов. Свое название получило из-за характерной формы в виде буквы «D», однозначно ориентирующее правильное положение разъёмов при подключении. Часть названия англ. subminiature — «сверхминиатюрный», было уместно тогда, когда эти разъёмы только появились. Разъем служит для подключения аналогового монитора, все его прекрасно знают. Digital Visual Interface, он же DVI (англ. цифровой видеоинтерфейс) — стандарт на интерфейс, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения. В базовом стандарте передается только видео, без звука. Сразу чудный вопрос -…

Центральный процессор – основной “думатель” в компьютере. Сокращение CPU означает central processing unit – центральное процессорное устройство. В основном речь пойдет о процессорах Inel, есть еще процессоры AMD – но это большая отдельная тема. Процессор устанавливается в сокет на материнской плате. Собственно socket на английском языке  означает “гнездо”,  китайцы дословно так и переводят – “гнездо процессора” :). Красиво сокет теперь называется LGA – (Land Grid Array) – матрица контактных площадок (т.е. контакты).
Ранее сокет был PGA –  (Pin Grid Array) — корпус с матрицей выводов (штырьковые контакты для 478 процессора). Общий список socket from…

Ddr3 sdram

В таблицах указываются именно пиковые величины, на практике они могут быть недостижимы.Для комплексной оценки возможностей RAM используется термин пропускная способность памяти. Он учитывает и частоту, на которой передаются данные и разрядность шины и количество каналов памяти.

Пропускная способность = Частота шины x ширину канала x кол-во каналов

Для всех DDR — количество каналов = 2 и ширина равна 64 бита.Например, при использовании памяти DDR2-800 с частотой шины 400 МГц пропускная способность будет:

(400 МГц x 64 бит x 2)/ 8 бит = 6400 Мбайт/с

Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) — номер детали.Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так:

На сайте многих производителей памяти можно изучить, как читается их Part Number.

Так же советую почитать немного об USB портах и типах.

Выше по рангу

Компании-изготовители памяти берут несколько чипов DRAM и устанавливают их на одну плату, называемую DIMM. Хотя D расшифровывается как

dual (двойная)

, это не значит, что на ней два набора чипов. Под двойным подразумевается количество электрических контактов в нижней части платы; то есть для работы с модулями используются обе стороны платы.

Сами DIMM имеют разный размер и количество чипов:

На фотографии сверху показана стандартная DIMM для настольного ПК, а под ней находится так называемая

SO-DIMM

(small outline, «DIMM малого профиля»). Маленький модуль предназначен для ПК малого форм-фактора, например, ноутбуков и компактных настольных компьютеров. Из-за малого пространства уменьшается количество используемых чипов, изменяется скорость работы памяти, и так далее.

Существует три основных причины для использования нескольких чипов памяти на DIMM:

Последнее очень важно, потому что в большинстве чипов DRAM используется только 8-битная шина данных. Однако CPU и GPU в этом от них отличаются: например, CPU AMD Ryzen 7 3800X имеет два встроенных 64-битных контроллера, а в Radeon RX 5700 XT встроено восемь 32-битных контроллеров.

То есть каждому DIMM, который устанавливается в компьютер с Ryzen, потребуется восемь модулей DRAM (8 чипов x 8 бит = 64 бита). Можно подумать, что графическая карта 5700 XT будет иметь 32 чипа памяти, но у неё их только 8. Что же это нам даёт?

В чипы памяти, предназначенные для графических карт, устанавливают больше банков, обычно 16 или 32, потому что для 3D-рендеринга необходим одновременный доступ к большому объёму данных.

Один ранг и два ранга

Множество модулей памяти, «заполняющих» шину данных контроллера памяти, называется рангом, и хотя к контроллеру можно подключить больше одного ранга, за раз он может получать данные только от одного ранга (потому что ранги используют одну шину данных).

Платы DIMM могут иметь несколько рангов и это особенно полезно, когда вам нужно огромное количество памяти, но на материнской плате мало разъёмов под RAM.

Так называемые схемы с двумя (dual) или четырьмя (quad) рангами потенциально могут обеспечить большую производительность, чем одноранговые, но увеличение количества рангов быстро повышает нагрузку на электрическую систему. Большинство настольных ПК способно справиться только с одним-двумя рангами на один контроллер.

Если системе нужно больше рангов, то лучше использовать DIMM с буферизацией: такие платы имеют дополнительный чип, облегчающий нагрузку на систему благодаря хранению команд и данных в течение нескольких циклов, прежде чем передать их дальше.

Множество модулей памяти Nanya и один буферный чип — классическая серверная RAM

Но не все ранги имеют размер 64 бита — используемые в серверах и рабочих станциях DIMM часто размером 72 бита, то есть на них есть дополнительный модуль DRAM. Этот дополнительный чип не обеспечивает повышение объёма или производительности; он используется для проверки и устранения ошибок (error checking and correcting, ECC).

Вы ведь помните, что всем процессорам для работы нужна память? В случае ECC RAM небольшому устройству, выполняющему работу, предоставлен собственный модуль.

Шина данных в такой памяти всё равно имеют ширину всего 64 бита, но надёжность хранения данных значительно повышается. Использование буферов и ECC только незначительно влияет на общую производительность, зато сильно повышает стоимость.

Жажда скорости

У всех DRAM есть центральный тактовый сигнал ввода-вывода (I/O, input/output) — напряжение, постоянно переключающееся между двумя уровнями; он используется для упорядочивания всего, что выполняется в чипе и шинах памяти.

Если бы мы вернулись назад в 1993 год, то смогли бы приобрести память типа SDRAM (synchronous, синхронная DRAM), которая упорядочивала все процессы с помощью периода переключения тактового сигнала из низкого в высокое состояние. Так как это происходит очень быстро, такая система обеспечивает очень точный способ определения времени выполнения событий.

Быстрое развитие SDRAM, ведущей силой которого был Samsung, привело к созданию в 1998 году её нового типа. В нём передача данных синхронизировалась по повышению и падению напряжения тактового сигнала, то есть за каждый такт данные можно было дважды передать в DRAM и обратно.

Как же называлась эта восхитительная новая технология? Double data rate synchronous dynamic random access memory (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных). Обычно её просто называют DDR-SDRAM или для краткости DDR.


Память DDR быстро стала стандартом (из-за чего первоначальную версию SDRAM переименовали в

single data rate SDRAM

, SDR-DRAM) и в течение последующих 20 лет оставалась неотъемлемой частью всех компьютерных систем.

Прогресс технологий позволил усовершенствовать эту память, благодаря чему в 2003 году появилась DDR2, в 2007 году — DDR3, а в 2022 году — DDR4. Каждая новая версия обеспечивала повышение производительности благодаря ускорению тактового сигнала ввода-вывода, улучшению систем сигналов и снижению энергопотребления.

DDR2 внесла изменение, которое мы используем и сегодня: генератор тактовых сигналов ввода-вывода превратился в отдельную систему, время работы которой задавалось отдельным набором синхронизирующих сигналов, благодаря чему она стала в два раза быстрее.

DDR3 и DDR4 сделали шаг вперёд, увеличив скорость тактовых сигналов ввода-вывода в четыре раза, но во всех этих типах памяти шина данных для передачи/получения информации по-прежнему использовала только повышение и падение уровня сигнала ввода-вывода (т.е. удвоенную частоту передачи данных).

Сами чипы памяти не работают на огромных скоростях — на самом деле, они шевелятся довольно медленно. Частота передачи данных (измеряемая в миллионах передач в секунду — millions of transfers per second, MT/s) в современных DRAM настолько высока благодаря использованию в каждом чипе нескольких банков; если бы на каждый модуль приходился только один банк, всё работало бы чрезвычайно медленно.

Каждая новая версия DRAM не обладает обратной совместимостью, то есть используемые для каждого типа DIMM имеют разные количества электрических контактов, разъёмы и вырезы, чтобы пользователь не мог вставить память DDR4 в разъём DDR-SDRAM.

Сверху вниз: DDR-SDRAM, DDR2, DDR3, DDR4

DRAM для графических плат изначально называлась SGRAM (synchronous graphics, синхронная графическая RAM). Этот тип RAM тоже подвергался усовершенствованиям, и сегодня его для понятности называют GDDR. Сейчас мы достигли версии 6, а для передачи данных используется система с учетверённой частотой, т.е. за тактовый цикл происходит 4 передачи.

Кроме более высокой частоты передачи, графическая DRAM обеспечивает дополнительные функции для ускорения передачи, например, возможность одновременного открытия двух страниц одного банка, работающие в DDR шины команд и адресов, а также чипы памяти с гораздо большими скоростями тактовых сигналов.

Какой же минус у всех этих продвинутых технологий? Стоимость и тепловыделение.

Один модуль GDDR6 примерно вдвое дороже аналогичного чипа DDR4, к тому же при полной скорости он становится довольно горячим — именно поэтому графическим картам с большим количеством сверхбыстрой RAM требуется активное охлаждение для защиты от перегрева чипов.

Зачем же ты, ram-ео?

Процессорам требуется очень быстро получать доступ к данным и командам, чтобы программы выполнялись мгновенно. Кроме того, им нужно, чтобы при произвольных или неожиданных запросах не очень страдала скорость. Именно поэтому для компьютера так важно ОЗУ (RAM, сокращение от

random-access memory

— память с произвольным доступом).

Существует два основных типа RAM: статическая и динамическая, или сокращённо SRAM и DRAM.

Мы будем рассматривать только DRAM, потому что SRAM используется только внутри процессоров, таких как CPU или GPU. Так где же находится DRAM в наших компьютерах и как она работает?

Большинству людей знакома RAM, потому что несколько её планок находится рядом с CPU (центральным процессором, ЦП). Эту группу DRAM часто называют системной памятью, но лучше её называть памятью CPU, потому что она является основным накопителем рабочих данных и команд процессора.


Как видно на представленном изображении, DRAM находится на небольших платах, вставляемых в

. Каждую плату обычно называют

или UDIMM, что расшифровывается как

dual inline memory module (двухсторонний модуль памяти)

(U обозначает

unbuffered (без буферизации)

). Подробнее мы объясним это позже; пока только скажем, что это самая известная RAM любого компьютера.

Она не обязательно должна быть сверхбыстрой, но современным ПК для работы с большими приложениями и для обработки сотен процессов, выполняемых в фоновом режиме, требуется много памяти.

Ещё одним местом, где можно найти набор чипов памяти, обычно является графическая карта. Ей требуется сверхбыстрая DRAM, потому что при 3D-рендеринге выполняется огромное количество операций чтения и записи данных. Этот тип DRAM предназначен для несколько иного использования по сравнению с типом, применяемым в системной памяти.

Ниже вы видите GPU, окружённый двенадцатью небольшими пластинами — это чипы DRAM. Конкретно этот тип памяти называется GDDR5X, о нём мы поговорим позже.

:/>  Подробный гайд по выбору ноутбучной оперативки / Хабр


Графическим картам не нужно столько же памяти, как CPU, но их объём всё равно достигает тысяч мегабайт.

Не каждому устройству в компьютере нужно так много: например, жёстким дискам достаточно небольшого количества RAM, в среднем по 256 МБ; они используются для группировки данных перед записью на диск.

На этих фотографиях мы видим платы HDD (слева) и

(справа), на которых отмечены чипы DRAM. Заметили, что чип всего один? 256 МБ сегодня не такой уж большой объём, поэтому вполне достаточно одного куска кремния.

Узнав, что каждый компонент или периферийное устройство, выполняющее обработку, требует RAM, вы сможете найти память во внутренностях любого ПК. На контроллерах SATA и PCI Express установлены небольшие чипы DRAM; у сетевых интерфейсов и звуковых карт они тоже есть, как и у принтеров со сканнерами.

Если память можно встретить везде, она может показаться немного скучной, но стоит вам погрузиться в её внутреннюю работу, то вся скука исчезнет!

Скальпель. зажим. электронный микроскоп.

У нас нет всевозможных инструментов, которые инженеры-электронщики используют для изучения своих полупроводниковых творений, поэтому мы не можем просто разобрать чип DRAM и продемонстрировать вам его внутренности. Однако такое оборудование есть у ребят из

, которые сделали этот снимок поверхности чипа:

Если вы подумали, что это похоже на сельскохозяйственные поля, соединённые тропинками, то вы не так далеки от истины! Только вместо кукурузы или пшеницы поля DRAM в основном состоят из двух электронных компонентов:


Вместе они образуют так называемую

ячейку памяти

, каждая из которых содержит 1 бит данных. Очень приблизительная схема ячейки показана ниже (прощу прощения у специалистов по электронике!):

Синими и зелёными линиями обозначены соединения, подающие напряжение на МОП-транзистор и конденсатор. Они используются для считывания и записи данных в ячейку, и первой всегда срабатывает вертикальная (разрядная) линия.

Канавочный конденсатор, по сути, используется в качестве сосуда для заполнения электрическим зарядом — его пустое/заполненное состояние даёт нам 1 бит данных: 0 — пустой, 1 — полный. Несмотря на предпринимаемые инженерами усилия, конденсаторы не способны хранить этот заряд вечно и со временем он утекает.

Это означает, что каждую ячейку памяти нужно постоянно обновлять по 15-30 раз в секунду, хотя сам этот процесс довольно быстр: для обновления набора ячеек требуется всего несколько наносекунд. К сожалению, в чипе DRAM множество ячеек, и во время их обновления считывание и запись в них невозможна.

К каждой линии подключено несколько ячеек:

Строго говоря, эта схема неидеальна, потому что для каждого столбца ячеек используется две разрядные линии — если бы мы изобразили всё, то схема бы стала слишком неразборчивой.

Полная строка ячеек памяти называется страницей, а длина её зависит от типа и конфигурации DRAM. Чем длиннее страница, тем больше в ней бит, но и тем большая электрическая мощность нужна для её работы; короткие страницы потребляют меньше мощности, но и содержат меньший объём данных.

Однако нужно учитывать и ещё один важный фактор. При считывании и записи на чип DRAM первым этапом процесса является активация всей страницы. Строка битов (состоящая из нулей и единиц) хранится в буфере строки, который по сути является набором усилителей считывания и защёлок, а не дополнительной памятью. Затем активируется соответствующий столбец для извлечения данных из этого буфера.

Если страница слишком мала, то чтобы успеть за запросами данных, строки нужно активировать чаще; и наоборот — большая страница предоставляет больше данных, поэтому активировать её можно реже. И даже несмотря на то, что длинная строка требует большей мощности и потенциально может быть менее стабильной, лучше стремиться к получению максимально длинных страниц.

Если собрать вместе набор страниц, то мы получим один

банк

памяти DRAM. Как и в случае страниц, размер и расположение строк и столбцов ячеек играют важную роль в количестве хранимых данных, скорости работы памяти, энергопотреблении и так далее.

Например, схема может состоять из 4 096 строк и 4 096 столбцов, при этом полный объём одного банка будет равен 16 777 216 битам или 2 мегабайтам. Но не у всех чипов DRAM банки имеют квадратную структуру, потому что длинные страницы лучше, чем короткие.

Все страницы в банке соединены с системой адресации строк (то же относится и к столбцам) и они контролируются сигналами управления и адресами для каждой строки/столбца. Чем больше строк и столбцов в банке, тем больше битов должно использоваться в адресе.

Для банка размером 4 096 x 4 096 для каждой системы адресации требуется 12 бит, а для банка 16 384 x 1 024 потребуется 14 бит на адреса строк и 10 бит на адреса столбцов. Стоит заметить, что обе системы имеют суммарный размер 24 бита.

Если бы чип DRAM мог предоставлять доступ к одной странице за раз, то это было бы не особо удобно, поэтому в них упаковано несколько банков ячеек памяти. В зависимости от общего размера, чип может иметь 4, 8 или даже 16 банков — чаще всего используется 8 банков.

Все эти банки имеют общие шины команд, адресов и данных, что упрощает структуру системы памяти. Пока один банк занят работой с одной командой, другие банки могут продолжать выполнение своих операций.

Весь чип, содержащий все банки и шины, упакован в защитную оболочку и припаян к плате. Она содержит электропроводники, подающие питание для работы DRAM и сигналов команд, адресов и данных.


На фотографии выше показан чип DRAM (иногда называемый

модулем

), изготовленный компанией Samsung. Другими ведущими производителями являются Toshiba, Micron, SK Hynix и Nanya. Samsung — крупнейший производитель, он имеет приблизительно

Каждый изготовитель DRAM использует собственную систему кодирования характеристик памяти; на фотографии показан чип на 1 гигабит, содержащий 8 банков по 128 мегабита, выстроенных в 16 384 строки и 8 192 столбца.

Скорость битов

Производительность DRAM обычно измеряется в количестве битов данных, передаваемых за секунду. Ранее в этой статье мы говорили, что используемая в качестве системной памяти DDR4 имеет чипы с 8-битной шириной шины, то есть каждый модуль может передавать до 8 бит за тактовый цикл.

То есть если частота передачи данных равна 3200 MT/s, то пиковый результат равен 3200 x 8 = 25 600 Мбит в секунду или чуть больше 3 ГБ/с. Так как большинство DIMM имеет 8 чипов, потенциально можно получить 25 ГБ/с. Для GDDR6 с 8 модулями этот результат был бы равен 440 ГБ/с!

Обычно это значение называют полосой пропускания (bandwidth) памяти; оно является важным фактором, влияющим на производительность RAM. Однако это теоретическая величина, потому что все операции внутри чипа DRAM не происходят одновременно.

Чтобы разобраться в этом, давайте взглянем на показанное ниже изображение. Это очень упрощённое (и нереалистичное) представление того, что происходит, когда данные запрашиваются из памяти.


На первом этапе активируется страница DRAM, в которой содержатся требуемые данные. Для этого памяти сначала сообщается, какой требуется ранг, затем соответствующий модуль, а затем конкретный банк.

Чипу передаётся местоположение страницы данных (адрес строки), и он отвечает на это передачей целой страницы. На всё это требуется время и, что более важно, время нужно и для полной активации строки, чтобы гарантировать полную блокировку строки битов перед выполнением доступа к ней.

Затем определяется соответствующий столбец и извлекается единственный бит информации. Все типы DRAM передают данные пакетами, упаковывая информацию в единый блок, и пакет в современной памяти почти всегда равен 8 битам. То есть даже если за один тактовый цикл извлекается один бит, эти данные нельзя передать, пока из других банков не будет получено ещё 7 битов.

А если следующий требуемый бит данных находится на другой странице, то перед активацией следующей необходимо закрыть текущую открытую страницу (это процесс называется pre-charging). Всё это, разумеется, требует больше времени.

Все эти различные периоды между временем отправки команды и выполнением требуемого действия называются таймингами памяти или задержками. Чем ниже значение, тем выше общая производительность, ведь мы тратим меньше времени на ожидание завершения операций.

Некоторые из этих задержек имеют знакомые фанатам компьютеров названия:

Существует ещё много других таймингов и все их нужно тщательно настраивать, чтобы DRAM работала стабильно и не искажала данные, имея при этом оптимальную производительность. Как можно увидеть из таблицы, схема, демонстрирующая циклы в действии, должна быть

намного

шире!

Хотя при выполнении процессов часто приходится ждать, команды можно помещать в очереди и передавать, даже если память занята чем-то другим. Именно поэтому можно увидеть много модулей RAM там, где нам нужна производительность (системная память CPU и чипы на графических картах), и гораздо меньше модулей там, где они не так важны (в жёстких дисках).

Тайминги памяти можно настраивать — они не заданы жёстко в самой DRAM, потому что все команды поступают из контроллера памяти в процессоре, который использует эту память. Производители тестируют каждый изготавливаемый чип и те из них, которые соответствуют определённым скоростям при заданном наборе таймингов, группируются вместе и устанавливаются в DIMM. Затем тайминги сохраняются в небольшой чип, располагаемый на плате.

Даже памяти нужна память. Красным указано ПЗУ (read-only memory, ROM), в котором содержится информация SPD.

Процесс доступа к этой информации и её использования называется serial presence detect (SPD). Это отраслевой стандарт, позволяющий BIOS материнской платы узнать, на какие тайминги должны быть настроены все процессы.

Многие материнские платы позволяют пользователям изменять эти тайминги самостоятельно или для улучшения производительности, или для повышения стабильности платформы, но многие модули DRAM также поддерживают стандарт Extreme Memory Profile (XMP)

компании Intel. Это просто дополнительная информация, хранящаяся в памяти SPD, которая сообщает BIOS: «Я могу работать с вот с такими нестандартными таймингами». Поэтому вместо самостоятельной возни с параметрами пользователь может настроить их одним нажатием мыши.

Спасибо за службу, ram!


В отличие от других уроков анатомии, этот оказался не таким уж грязным — DIMM сложно разобрать и для изучения модулей нужны специализированные инструменты. Но внутри них таятся потрясающие подробности.

Возьмите в руку планку памяти DDR4-SDRAM на 8 ГБ из любого нового ПК: в ней упаковано почти 70 миллиардов конденсаторов и такое же количество транзисторов. Каждый из них хранит крошечную долю электрического заряда, а доступ к ним можно получить за считанные наносекунды.

Даже при повседневном использовании она может выполнять бесчисленное количество команд, и большинство из плат способны без малейших проблем работать многие годы. И всё это меньше чем за 30 долларов? Это просто завораживает.

DRAM продолжает совершенствоваться — уже скоро появится DDR5, каждый модуль которой обещает достичь уровня полосы пропускания, с трудом достижимый для двух полных DIMM типа DDR4. Сразу после появления она будет очень дорогой, но для серверов и профессиональных рабочих станций такой скачок скорости окажется очень полезным.

См. также:

Оставьте комментарий

Adblock
detector